Εξέταση και Εφαρμογή Συστημάτων Περιβαλλοντικής Διαχείρισης στο πλαίσιο της Ολοκληρωμένης Πολιτικής Προϊόντων για τον κλάδο της Κλωστοϋφαντουργίας

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η εφαρμογή και διερεύνηση της τεχνικής της κομποστοποίησης, για τη διαχείριση μέρους των αποβλήτων που απορρέουν από υφιστάμενη βιομηχανική μονάδα παραγωγής επεξεργασμένων υφασμάτων. Εξετάστηκαν δύο διαφορετικά συστήματα κομποστοποίησης σε εργαστηριακή κλίμακα, στα οποία προστέθηκε μίγμα με ποσότητες αφυδατωμένης ιλύος που αφαιρέθηκε από την ΕΕΛ του συνεργαζόμενου Βαφείου—Φινιστηρίου. Ως απώτερος σκοπός της έρευνας που πραγματοποιήθηκε ορίστηκε η προσπάθεια για εναρμόνιση του υπάρχοντος θεσμικού και νομοθετικού πλαισίου με τις πρακτικές που εφαρμόζουν σήμερα οι μονάδες της τελικής επεξεργασίας υφασμάτων τόσο κατά την παραγωγική διαδικασία όσο και κατά τη διαχείριση των παραγόμενων αποβλήτων τους. Μέσω της μελέτης και της εφαρμογής του συστήματος κομποστοποίησης, γίνεται μια προσπάθεια μείωσης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της βιομηχανίας συμβάλλοντας στη δημιουργία φιλικότερων προς το περιβάλλον προϊόντων, προσεγγίζοντας έτσι τον στόχο που πραγματεύεται η Ολοκληρωμένη Πολιτική Προϊόντων (ΟΠΠ). Στην προσπάθεια αυτή, σημαντική κρίθηκε η συνεισφορά των Βέλτιστων Διαθέσιμων Τεχνικών που προτείνονται από την Οδηγία IPPC, η εφαρμογή των οποίων αποτέλεσε αρωγό στην αποτελεσματική διαχείριση της παραγόμενης ιλύος αλλά και στην προσέγγιση της ΟΠΠ.

Τα δύο συστήματα κομποστοποίησης που εφαρμόστηκαν στην μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας της σχολής Χημικών Μηχανικών, διαφοροποιήθηκαν κυρίως ως προς σύσταση των μιγμάτων και τις θερμοκρασιακές τους συνθήκες. Στην πρώτη περίπτωση (σύστημα Α) η κομποστοποίηση πραγματοποιήθηκε αυτόνομα, χωρίς την επιβολή εξωτερικής πηγής θέρμανσης, ενώ το μίγμα περιλάμβανε εκτός των υπολοίπων συστατικών (ιλύ, πράσινα απορρίμματα, νερό, περλίτη) και ποσότητα τροφικών υπολειμμάτων. Αντίθετα, στη δεύτερη περίπτωση (σύστημα Β) τέθηκε σε λειτουργία ηλεκτρικός κομποστοποιητής με τα ίδια συστατικά μίγματος, χωρίς όμως την παρουσία των τροφικών υπολειμμάτων. Τα αποτελέσματα κρίθηκαν ενθαρρυντικά ως προς την ανάπτυξη και εξέλιξη της διεργασίας, αλλά λιγότερο ενθαρρυντικά ως προς την αποτελεσματικότητά της αναφορικά με τα χαρακτηριστικά και τη δυνατότητα αξιοποίησης του τελικού προϊόντος.

Το μίγμα του κομποστοποιητή Α αποτέλεσε αντιπροσωπευτικότερο δείγμα για την αξιολόγηση της διεργασίας στο σύνολό της, καθώς οι συνθήκες που αναπτύχθηκαν σε αυτό οφείλονταν αποκλειστικά στη βιολογική δράση των μικροοργανισμών. Η θερμοκρασία του συστήματος έφτασε σε μια ικανοποιητική μέγιστη τιμή (560C) και ακολούθησε η σταδιακή μείωσή της. Το σύστημα Β διατήρησε σταθερή σχετικά θερμοκρασία που κυμάνθηκε μεταξύ του εύρους 54-650C, λόγω της παρεχόμενης στο μίγμα θερμότητας. Και τα δύο συστήματα μετά το πέρας της διεργασίας εμφάνισαν μείωση τόσο της περιεχόμενης οργανικής ύλης τους (παράμετρος LOI) όσο και της συγκέντρωσης του συνολικού αζώτου (παράμετρος ΤΝ). Η μείωση της παραμέτρου LOI καταγράφηκε σε ποσοστό 6-10% με βάση την αρχική περιεχόμενη οργανική ύλη των δειγμάτων, ενώ η μείωση του συνολικού αζώτου σε ποσοστό 20% και για τα δύο δείγματα. Τέλος, η συγκέντρωση των μετάλλων δεν μεταβλήθηκε σε αξιοσημείωτο ποσοστό, εντούτοις, τα μίγματα στο σύνολό τους εμφάνισαν σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε συγκεκριμένα βαρέα μέταλλα (Cu, Pb) λόγω της ήδη επιβαρυμένης ιλύος που χρησιμοποιήθηκε από τη βιομηχανία. Κυρίως η τελευταία αυτή παράμετρος καθόρισε και τη φυτοτοξική φύση του προϊόντος (κόμποστ), που επιμόλυνε τη διεργασία στο σύνολό της και περιόρισε τις δυνατότητες για παραγωγή ενός περισσότερο εξευγενισμένου τελικού προϊόντος. Τα δείγματα, έπειτα από παραμονή πέντε μηνών σε συνθήκες περιβάλλοντος, εμφάνισαν παρόμοια χαρακτηριστικά ως προς τις παραμέτρους LOI, TN, MC, pH και αγωγιμότητα.

Τα συνολικά αποτελέσματα της κομποστοποίησης του μίγματος ιλύος είναι ενθαρρυντικά, εφόσον κρίνονται ότι υπάρχουν περιθώρια βελτίωσης της διεργασίας, μέσω της διόρθωσης των παραγόντων που κρίθηκε ότι υποβάθμισαν τη διεργασία στο σύνολό της. Η αποτίμηση της παρούσας εργαστηριακής μελέτης έδειξε ότι οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρέασαν τη διεργασία αφορούσαν στην αδυναμία μηχανικής ανάδευσης του μίγματος, αλλά κυρίως στην επιβαρυμένη φύση της ιλύος με σημαντικές ποσότητες βαρέων μετάλλων.

The aim of the present diploma thesis is to investigate the composting process using organic waste of a textile finishing industry (i.e. sludge). Two different lab scale composting systems were operated using mainly dehydrated sludge from the WWTP of the textile finishing industry along with other organic waste fractions. The main objective of the present study was the attempt to define and partly implement the existing legislative framework with the management practices that industries use to apply during their manufacturing process and waste management. The study and application of composting, was an attempt in reducing the environmental impact of the examined industry in terms of sludge management by providing the means for creating more environmentally friendly products, thereby reaching the goal that addresses the Integrated Product Policy (IPP). Implementing the Best Available Techniques (BAT) proposed by the Directive of Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC).

Two composting systems were applied in the Unit of Environmental Science and Technology of the Department of Chemical Engineering, using different organic mixtures and temperature conditions. In the first case (system A) the composting process was performed autonomously, without imposing an external heat source. In system A sludge, green waste, water, perlite and quantity of food waste were used as feedstock. In contrast, the second system was developed in an electrical composter, while the mixture contained only sludge, green waste, water and perlite. The results were considered encouraging regarding the development of the composting process, but less encouraging as to its effectiveness with respect to the characteristics and the quality of the end product.

The mixture of composter A was a more representative sample for the evaluation of the process as a whole, since its operating conditions were developed entirely due to the biological activity of the microorganisms. The temperature of the system reached a satisfactory peak (560C), followed by a gradual decline. The temperature in System B was kept within the range of 54 to 650C due to constant heat supply to the substrate. After the completion of the process, both products presented lower organic matter (LOI parameter) and total nitrogen (TN parameter) content compared to the initial substrate. More specifically, The LOI reduction was between 6-10% while nitrogen reduction level was about 20%. Finally, the concentration of metals did not change remarkably throughout the composting process. Both substrates and end products acquired high Cu and Pb concentrations which is associated with the increased heavy metal concentration of the collected sludge.

The overall results of the sludge composting process are encouraging, however there is room for further improvements of various conditions and parameters involved with composting of the examined waste streams. The valuation of this laboratory study showed that the most important factors affecting the process involved the lack of mechanical stirring of the mixture, but mostly the significant amounts of heavy metals contained in the sludge.